LAP1-B, una minuscola galassia osservata com’era 13 miliardi di anni fa, contiene una quantità di ossigeno pari a un duecentoquarantesimo di quella del Sole. Le sue caratteristiche potrebbero offrire un indizio sulle origini delle galassie nane ultra-deboli che ancora oggi circondano la Via Lattea e conservano stelle antiche, considerate fossili dei primi periodi della storia cosmica.
La ricerca, guidata da Kimihiko Nakajima dell’Università di Kanazawa, è stata pubblicata il 13 maggio 2026 sulla rivista Nature. Per studiare LAP1-B, il gruppo ha sfruttato la lente gravitazionale: la gravità di un oggetto massiccio piega e amplifica la luce di ciò che si trova dietro. In questo caso, un ammasso di galassie ha ingrandito di circa 100 volte la luce di LAP1-B, rendendola osservabile. Sulla base di rilevazioni precedenti, i ricercatori hanno poi raccolto oltre 30 ore di dati con il telescopio spaziale James Webb (JWST).
Per misurare la composizione della galassia hanno usato la spettroscopia, una tecnica che scompone la luce e permette di riconoscere gli elementi chimici presenti. I dati mostrano che LAP1-B è tra le galassie più povere di elementi pesanti mai caratterizzate. Poco dopo il Big Bang, infatti, l’universo era composto soprattutto da idrogeno ed elio. Elementi come carbonio e ossigeno si sono formati nelle stelle e sono stati dispersi nello spazio dalle generazioni stellari successive.
Oltre alla scarsità di ossigeno, LAP1-B presenta un rapporto tra carbonio e ossigeno insolitamente elevato. Secondo il gruppo, questa proporzione è in linea con le previsioni teoriche sulla materia espulsa dalle esplosioni delle prime stelle. Nel complesso, le misurazioni suggeriscono che la galassia sia stata osservata in una fase molto precoce del suo arricchimento chimico, quando gli elementi prodotti dalle prime stelle cominciavano ad accumularsi nel gas.
«Sono rimasto subito entusiasta dell’estrema scarsità di ossigeno emersa dai dati», afferma Nakajima. «Trovare una galassia in uno stato così primitivo è sorprendente. È una firma chimica che indica chiaramente una galassia primordiale, osservata poco dopo la sua formazione». Il ricercatore aggiunge: «Di solito ci comportiamo da “archeologi cosmici” e cerchiamo di ricostruire il passato osservando le stelle antiche del nostro vicinato. Ora, però, possiamo analizzare direttamente il gas della scena originale, com’era 13 miliardi di anni fa. Stiamo assistendo al momento in cui una galassia ha ereditato per la prima volta gli elementi chimici fondamentali creati dalle prime stelle dell’universo».
Anche le dimensioni ridotte di LAP1-B sono significative. Il gruppo stima che la massa complessiva delle sue stelle sia inferiore a 3.300 volte quella del Sole. La galassia è inoltre associata a un alone dominato dalla materia oscura, la componente invisibile che, secondo le ipotesi, costituisce gran parte della massa delle galassie. Queste caratteristiche ricordano quelle delle galassie nane ultra-deboli, o UFD: sistemi molto fioci, con stelle antiche e pochi elementi pesanti.
«Le UFD non sono soltanto le galassie più deboli: sono composte da stelle antiche, con oltre 12 miliardi di anni, e vengono spesso descritte come “fossili dell’universo”», spiega Masami Ouchi, del NAOJ e dell’Università di Tokyo, membro del gruppo. «Gli astronomi sospettavano che potessero essere i resti delle prime galassie dell’universo, perché sono povere di elementi pesanti. Ma non avevano mai trovato un collegamento diretto, fino alla scoperta di LAP1-B».
La composizione chimica e la struttura di LAP1-B sono coerenti con l’ipotesi che le attuali galassie nane ultra-deboli discendano da piccoli sistemi formatisi molto presto. La somiglianza, tuttavia, non dimostra da sola un rapporto diretto di discendenza: LAP1-B è un solo esempio e serviranno altre osservazioni per capire quanto fossero comuni galassie simili e come si siano evolute.
«È una sorpresa straordinaria scoprire che LAP1-B assomiglia proprio all’“antenata” che avevamo soltanto immaginato nelle nostre teorie. Questo ci aiuta a risolvere il mistero del perché questi fossili cosmici siano sopravvissuti fino a oggi nella loro forma attuale», afferma Ouchi.
Il gruppo intende usare ancora il JWST per cercare galassie con composizioni chimiche altrettanto primitive, e forse sistemi ancora più antichi. Osservazioni future potrebbero chiarire quando le prime stelle iniziarono a produrre elementi più pesanti e come questi si diffusero nell’universo giovane. «Ci auguriamo che questa scoperta rappresenti una tappa storica nella comprensione di come gli elementi che compongono il nostro corpo siano nati e si siano accumulati nell’universo», conclude Nakajima.
Lo studio, intitolato «Una galassia ultra-debole e chimicamente primitiva in formazione nell’era della reionizzazione», è firmato da Kimihiko Nakajima, Masami Ouchi, Yuichi Harikane, Eros Vanzella, Yoshiaki Ono, Yuki Isobe, Moka Nishigaki, Takuji Tsujimoto, Fumitaka Nakamura, Yi Xu, Hiroya Umeda e Yechi Zhang. DOI: 10.1038/s41586-026-10374-1.
Fonte: scitechdaily.com
